Transcript 3_4ea_vizellatas_4m - Vízellátási és Környezetmérnöki Intézet

EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Vízellátás
3.-4.előadás
Vízemelés, víztárolás
Dittrich Ernő
egyetemi adjunktus
PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék
Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 003.
[email protected]
1
Szivattyúk kiválasztásának
szempontjai I. (általánosságban)







Felhasználási terület (pl. öntözés, szennyvíz átemelés, vízellátás, ipari
nyomásfokozás, stb..)
Szállítandó anyag jellemzői (fajta, pH, szennyezettség, sűrűség,
viszkozitás, stb..)
Teljesítmény adatok (szállító képesség, nyomás, emelőmagasság,
teljesítmény, jelleggörbe alak, hatásfok, szívóképesség, fordulatszám,
energia hatékonyság, stb..)
Működési elv és szerkezeti felépítés (dugattyús-, csiga-, örvény-,
aprító, stb..)
Járókerék anyaga és szerkezeti anyagok (műanyag, öv, acél, KO-acél,
bronz, stb..)
Forgalmazó
Garanciák
2
Szivattyúk teljesítmény adatai








Q: szállítási vízhozam (m3/s, l/s, l/min, l/h)
H: emelő magasság, szállító magasság (m)
p: nyomás (Pa, bar)
Hs: szívómagasság (m)
M: hajtónyomaték (Nm)
P: hajtó teljesítmény (LE, kW)
n: fordulatszám (1/min)
η: hatásfok (%)
P
  hasznos 100
Pbevezetett
Egy szivattyút ezen adatok értéktartományai együttesen
jellemeznek. Kiragadott munkapontok csak
3
hozzávetőleges tájékozódásra alkalmasak!
Meredek vagy lapos jelleggörbe




Q-H diagram felülről domború görbe
Ha a kezdeti szakasz emelkedik: labilis ág
Meredek jelleggörbe: ingadozó emelőmagasságnál és
„vízszállítás-tartó”
Lapos jelleggörbe: ingadozó vízfogyasztásnál is
„nyomástartó”.
H
 1  lapos
Q
H
 1  m eredek
Q
4
Q-H görbe kapcsolata más
teljesítmény jellemzőkkel



Q-Hs diagram: általában felülről domború maximummal rendelkező görbe
Q-P diagram: nagynyomású szivattyúk esetén általában végig emelkedő,
míg nagy vízszállítású szivattyúk esetén általában végig csökkenő görbe
Q-η diagram: maximumos, felülről domború görbe. Qnévl és Hnévl ηmax-nál
található.
5
n-Q-H-η kagyló-diagram

n-Q-H-η kagyló-diagram: Q-H görbék ábrázolása n
függvényében, kiegészítve azonos hatásfokú munkapontok
izo-vonalas görbéivel
6
Szivattyú választás menete I.



1. lépés: Feladat-vázlat készítése:

Összes mértékadó üzemállapot meghatározása

Üzemállapotokra jellemző Q-H munkapontok megadása
2. lépés: Külső teljesítmény adatok meghatározása:

vezetéki jelleggörbék meghatározása

leszívási és duzzasztási szintek megadása
3. lépés: Szóba jöhető szivattyúk jelleggörbéinek „hozzápróbálása” a
vezetéki jelleggörbékhez

Csővezetéki jelleggörbe csak egyszer metszheti a szivattyú
jelleggörbéjét!

Csővezetéki jelleggörbe és labilis ág metszését lehetőleg kerülni kell!

Párhuzamosan kapcsolt szivattyúk vízszállítása összegződik

Többlépcsős szivattyúk emelőmagassága összegződik
7
Szivattyú választás menete II.


4. lépés: A megengedett szívómagasság összevetése az
üzemállapotokhoz rendelt szívómagassággal

Hagyományos szívóüzemet lehetőleg kerülni kell (lábszelep)!

Ráfolyásos üzemnél minimális ráfolyás járókerék teteje + 50 cm

Szívómagasság = geodetikus szívómagasság + szívócső és
szerelvényeinek teljes ellenállása + belépési veszteség!!!
5. lépés: Hajtó teljesítmény igény meghatározása (katalógusadat
hiányában az alábbi közelítő képlet használható):
Q g H
P


6. lépés: A választott szivattyú minden adatának ellenőrzése a
szélsőséges üzemállapotokban:

Pl. szállítómagasság vagy vízigény változás, alvízszint ingadozás,
indítás átmeneti jelenségei, fordulatszám változás, folytásos
8
üzem, stb...)
Szivattyú és vezetéki
jelleggörbe illesztése
9
Vízellátásban használt
szivattyúk csoportosítása

Feladatuk szerint:





Vízszerzés szivattyúi (külön tantárgy)
Vízkezelés során alkalmazott szivattyúk (külön tantárgy)
Hálózati szivattyú telepek

Magas tározóra dolgoznak

Hidroforral vagy tágulási tartállyal működnek együtt

Frekvencia váltós vezérléssel, fordulatszám szabályozottan
működnek
Hálózatba iktatott nyomásfokozó berendezések
Szívótérhez viszonyított helyzet szerint:



Szívótérbe helyezett szivattyúk (főleg vízszerzésénél)
Száraz beépítésű szivattyúk ráfolyással
Száraz beépítésű szivattyúk, szívó üzemmel (szívóüzem mindig
problémás!)
10
Hálózati szivattyú telepek
kiválasztásának szempontjai








Vízigény időbeli alakulása
Tartalék szivattyúk aránya

Minimum 30% beépített tartalék kiépítése javasolt

1 működő szivattyú esetén +1 db beépített tartalék
szükséges (100%)
Tározás – szivattyúzás – hálózat szerves egysége
Szívótér minimális térfogata
Hálózati tározó térfogata és magassága
Egy ütemű vagy több ütemű kiépítés
Különböző emelő magasságú szivattyúk alkalmazása
szükséges-e? Szélső üzemállapotok!
Lehető legegyszerűbb üzemvitel
11
Emelési magasság, vezetéki
jelleggörbe
n
H  hgeod  hcs   hi 
i 1






Psz  Pny
g
hst: statikus emelési magasság (m)
hcs: csősúrlódási veszteség (m)
hi: i-dik idom v. szerelvény helyi vesztesége (m)
Psz: szívóoldali vízszintre ható nyomás (Pa)
Pny: nyomóoldali vízszintre ható nyomás (Pa) (pl: hidofor!!!)
,
Psz  Pny
g
0
ha a szívó oldali és a nyomóoldali vízszintre is légköri nyomás hat

Vezetéki jelleggörbe: H=f(Q)
12
Helyi veszteségek
tájékoztató értékei
13
Szivattyúk soros üzeme




Ha nem áll rendelkezésre elegendő emelőmagasságú szivattyú.
Soros üzemre csak azonos vízszállítású szivattyúk kapcsolhatóak!
Eredő Q-H görbét az összetartozó ordináta (emelőmagasság) értékek
összegzésével nyerhetjük.
A munkapont ismeretében a sorba kapcsolt szivattyúk teljesítmény felvétele
és hatásfoka meghatározható.
P1 
Q    g  H1
1
P2 
Q    g  H2
2
14
Szivattyúk párhuzamos üzeme I.






Ha egy szivattyú maximális vízhozama nem éri el a csúcs vízigényt, vagy jelentősen
ingadozik a vízigény, vagy növelni akarjuk az üzembiztonságot.
Párhuzamos üzemre közel azonos vízhozamú szivattyúkat célszerű kapcsolni!
Szívóvezeték lehet közös vagy önálló. A nyomóvezeték közösített.
Együttdolgozó szivattyúk eredő Q-H görbéje az összetartozó abcissza (vízhozam)
értékek összegzésével nyerhető.
A vezetéki jelleggörbe metszéspontjaiból meghatározható az együttdolgozó
szivattyúk és az önállóan működő szivattyú munkapontja is.
A vízhozam növekedésével a csővezetéki ellenállás négyzetesen nő. Így a Q1<Q és
H1>H.
15
Szivattyúk párhuzamos üzeme II.


Minden szivattyú ki-,
bekapcsolása esetén a
működésben lévő szivattyúk
munkapontja változik. Ennek
következménye a szivattyú
hatásfok változása. A szivattyúk
darabszámának növelése csak
hatásfok romlással oldható meg!
A kritikus szivattyúszám
növelése után a szivattyútelep
össz. Vízhozama nem növelhető!
16
Szivattyúk párhuzamos üzeme III.





Meredek jelleggörbéjű szivattyúk párhuzamos kapcsolása:

Jelentős mértékű vízhozam emelkedés
Lapos jelleggörbéjű szivattyúk párhuzamos kapcsolása:

Kisebb mértékű vízhozam emelkedés
Szivattyú választásnál a fő cél, hogy minden üzemállapotban a
párhuzamosan kapcsolt gépek a lehető legközelebb működjenek a
névleges munkaponthoz!
Lépcsős szivattyú üzemnél a legnagyobb üzemidejű betáplálási
vízhozamhoz tartozó munkapont legyen a legközelebb a névleges
munkaponthoz! Ez csak azonos áramdíj mellett igaz. Változó áramdíj
(pl. éjszakai áram) esetén gazdasági számítás szükséges az
optimalizáláshoz!!!
A párhuzamos kapcsolásnál a lehető legkisebb gépszámra és a lehető
legalacsonyabb szabályozási veszteségre kell törekedni!
17
2*2-es párhuzamosan kapcsolt
szivattyútelep (példa)
18
Szivattyúk szabályozási
módjai







Fojtásos szabályozás
Megkerülő vezetékes szabályozás
Szabályozás lapátállítással
Fordulatszám szabályozás
Szabályozás tározásal (lásd átfolyásos
rendszerű magastározó)
Lépcsős szabályozás (lásd szivattyúk
párhuzamos kapcsolása)
Üzemidő szabályozás
19
Fojtásos szabályozás
20
Megkerülő vezetékes
szabályozás
21
Szabályozás lapátállítással
22
Fordulatszám szabályozás
Q1 n1

Q2 n2
h1  n1 
  
h2  n2 
P1  n1 
  
P2  n2 
2
3
23
1. feladat

Határozza meg az ismert munkapontú szivattyú
főbb teljesítmény adatait ha a szivattyú
fordulatszámát 20%-al növeljük. Kiindulási adatok:

Kiindulási munkapont adatai:




Fordulatszám: n1=960 1/min
Vízhozam: Q1=10 l/s
Emelő magasság: H1=9,2 m
Számítandó a szivattyú kezdeti teljesítménye,
továbbá a fordulatszám növelés utáni üzemi adatok
ha a szivattyú össz. hatásfoka ηö=73%:



Teljesítmény
Vízhozam
Emelőmagasság
24
1. feladat I.
25
Kavitáció I.
A telített gőz nyomásának
értéke
a
hőmérséklet
függvényében: (1 kp=10 N)
Kavitáció:
gőzbuborék
keletkezése és megszűnése
az áramló folyadékban.
Kavitáció
hatásmechanizmusa:
Telített gőz
nyomásánál kisebb
nyomású hely
kialakulása az
áramlási térben
Magasnyomású,
nagyfrekvenciájú
, pontszerű
ütések érik a
falat
Gőzbuborékok
keletkezése
Kavitációs
erózió:
szivacsossá váló
fémszerkezet,
nagyobb
darabok
leszakadása
Nagyobb
nyomású térben
érve a
gőzbuborékok
összeroppannak
26
Kavitáció II.

Tünetek:



Csattogó, pattogó
hang üzem közben
Fokozott géprezgés
Hatások:


Csökkenő vízszállítás
Csökkenő élettartam
27
Szívó magasság, NPSH
Belső nyomásesés (NPSH):
NPSH 
ps ,krit  pg
g
vs2

2g
Ahol:
-
ps,krit: kritikus szívócsonkbeli nyomás
pg: telített gőz nyomása
vs: szívócsonkbeli sebesség
Kritikus szívómagasság:
pI  p g
pS ,krit vs2
pI
H sg ,max 


 hsz 
 NPSH  hsz
  g   g 2g
g
Ahol:
-
pI: nyomás az alvíz szinten
hsz: a szívócső áramlási ellenállása
28
2. feladat I.
Az ábrán látható szívó vezetékben
Q=60 l/s vízhozamot kell
szállítani. A ábrán látható
alapadatok ismeretében (k=1
mm):
Mennyi a szivattyú
szívócsonkjában kialakuló
abszolút nyomás, ha a
szívókosár és a lábszelep
együttes veszteség tényezője
5?
Ebben az üzemállapotban
kialakulhat-e kavitációs üzem,
ha a szivattyú NPSH értéke 2
m?
29
2. feladat II.
 90  f Re   ív  0,8  0,39  0,31 f Re és  ív segéd diagrammról
(v  1,91m/s és Re  2,9*105 )
  0,031 a Nikuradse- diagramrólleolvasva!
v22   
l
P2  P1  H    g    g  hv  P1  H    g 
1   90    lsz    
2 
d
1,912 103 
5,0 
P2  10  5,0 10  9,81
1  0,31 5,0  0,031
  3,8 104 Pa  0,38bar
2
0,2 

5
3
30
2. feladat III.
Ív ellenállása:
Kritikus nyomás a
szívócsonkban:
NPSH 
ps ,krit
ps ,krit  pg
g
vs2

2g
vs2  
 NPSH    g 
 pg
2
31
2. feladat IV.
ps ,krit
vs2  
 NPSH    g 
 pg
2
kp
T  20 C  p g  253 2  2530 Pa
m
o
ps ,krit
(Kavitáció I. diáról leolvasva )
2
3
1
,
91

10
 2,0 103  9,81
 2530 16135Pa  1,6 104 Pa
2
P2  3,8 104  Pkrit  1,6 104 Teháta szivattyúnem kavitál!
32
Víztárolók csoportosítása és
feladatai

Víztárolók funkciói lehetnek:







Mély tárolók:



Vízfogyasztás ingadozásból eredő többlet vízigény tárolása
Vízfogyasztás ingadozásából eredő vízhiány pótlása
Tűzi-víz biztosítása
Üzemzavarok idején történő vízellátás biztosítása (csőtörés, géphiba,
stb..)
Energiaköltség - takarékosság (éjszakai áram)
Stb..
Általában a tisztavíz medence és a tűzi-víz tározók többsége mélytározó
Csak mennyiségi kiegyenlítésre (és) vagy egyéb speciális célra szolgál
Magas tárolók:

Mennyiségi és nyomás kiegyenlítésre is szolgálnak
33
Magas-tárolók elhelyezése I.




Súlyponti tároló

A legkedvezőbb nyomásviszonyok
Ellennyomó tároló

Kétfelől táplált fogyasztási terület –
legnagyobb üzembiztonság

Nagyobb medence magasság
Átfolyó tároló

A fogyasztók csak a medencéből
kapnak vizet

Egyszerűbb üzemmenet
Oldal tároló

Általában domborzati igény miatt az
ellátandó körzet oldalsó felén kerül
elhelyezésre a tároló
34
Magas-tárolók elhelyezése II.
35
Magas-tárolók elhelyezése III.
36
Tárolók magassági
elhelyezésének elvi kérdései
37
Víztárolók térfogatának
méretezése I.


A víztároló térfogatát úgy kell meghatározni, hogy egyidejűleg az összes
vízszolgáltatási célt el tudja látni!
Tároló térfogat átfolyó rendszerű települési tároló esetében:
Vt: tároló teljes térfogata

Vk: a vízfogyasztás kiegyenlítéséhez szükséges térfogat

Vtű: tűzoltási víztérfogat (legalább Ttű=3 óra időtartamra!)

Vcs: csőtörés kijavításának idejére biztosítandó víztérfogat (Tcs=8-10
óra)

Vte: vízkezelés technológiai (pl. szűrő visszamosatás) vízigénye (csak
tisztavíz medencénél!)
Tűzoltási víztérfogat:
Vtű  Qtű  Ttű
ahol:
Qtű: a mértékadó oltóvíz igény
Csőtörési víztérfogat:



Vt  Vk  Vtű  Vcs  Vte
Vcs  Qh  Tcs
38
Víztárolók térfogatának
méretezése II.




Nem átfolyó rendszerű tárolónál a teljes térfogat az
átfolyó rendszerű tárolóénál kisebb!
Ha több tároló van egy rendszerben akkor Vtű és
Vcs többlet térfogatok mindig az olcsóbb
tározótípusnál alakítandó ki.
Víztoronynál törekendi kell arra hogy lehetőleg csak
Vk térfogatot legyen szükséges kielégítenie!
Víztoronynál törekendi kell az előre gyártott
víztornyok méretválasztékához történő tározó
térfogat illesztésre. Előre gyártott víztornyok
térfogatválasztékát lásd. Török L. segédletében.
39
Víztárolók térfogatának
méretezése III.





Teljes üzemű tároló: a csúcsfogyasztás idején a
vízigény teljes egészét a tároló adja (átfolyásos
tároló)
Részleges üzemű tároló: a csúcsfogyasztás egy
részét a szivattyú táplálja a hálózatba
147/2010. (XII. 23.) Korm. rend. alapján a
település közműves vízellátásának létesítése során
a napi csúcsfogyasztás legalább 30%-ának
megfelelő tárolóteret kell biztosítani!
A tároló legkisebb térfogatát Vk és a 147/2010. (XII.
23.) Korm. rend. kikötése közül a nagyobbik adja!
Maximális tározó térfogat Qd,max 80-100 %-a
40
Víztárolók térfogatának
méretezése IV.


A tároló Vk térfogatának meghatározásához pontosan ismerni kell a
betáplálás és a fogyasztás időbeni alakulását a kiegyenlítési
időszakra!
A tárolóban lévő víztérfogat a betáplálás és a fogyasztás
különbségéből fakadóan folyamatosan változik:




Mélytároló (tisztavíz medence) esetében a tárolóban lévő pillanatnyi
víztérfogatot a kezeltvíz betáplálás, és a hálózati szivattyúzás
különbsége szabja meg
Magastároló esetében a tárolóban lévő pillanatnyi víztérfogatot a
hálózati szivattyúzás és a hálózati vízfogyasztás különbsége szabja
meg.
A tárolókat kiegyenlítési időszakra méretezzük (általában 1 nap,
esetleg 1 hét).
A tározó Vk térfogata az ún. vízbetáplálási és vízfogyasztási
integrálgörbék segítségével lehet számítani.
41
Víztárolók térfogatának
méretezése V.
t  24



Vk tározótérfogat meghatározása grafikusan
Qsz: szivattyúzás vízhozama
Qf: vízfogyasztás vízhozama
Vf 
Q
f
 dt
sz
 dt
t 0
t  24
Vsz 
Q
t 0
Vk  V1  V2
42
Víztárolók
térfogatának
méretezése VI.
43
3. feladat I.
Számítsa ki a mélytározó, a magastározó térfogatát valamint a
névleges szivattyúzási vízhozamot, az alábbiak ismeretében:

A napi maximális kommunális és ipari vízigény: 2288 m3/nap.

A vízfogyasztás idősorát az alábbi táblázat mutatja

A vízkezelő rendszer 22 h/nap időtartamban termel. Napi 2
óra a szűrők visszamosatására szánt idő. A visszamosatási
vízigény a maximális napi vízigény 5%-a.

Egy tűzeset vízigénye 15 l/s 2 órán keresztül. A település
mértékadó oltóvíz igénye 30 l/s 3 órán keresztül.
44
3. feladat II.

A kommunális
és ipari vízigény
együttes
idősora
Időköz
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 -23
23 - 24
Összesen
Átlag
Qf (m3/h)
Qf (%)
4.2
0.18
6.3
0.28
20.9
0.91
39.7
1.74
73.1
3.19
146.3
6.39
220.7
9.65
210.2
9.19
153.8
6.72
95.3
4.17
76.6
3.35
84.8
3.71
95.3
4.17
91.1
3.98
69.3
3.03
74.4
3.25
84.8
3.71
145.6
6.36
199.8
8.73
189.4
8.28
116.2
5.08
57.7
2.52
22.0
0.96
10.5
0.46
2288.0
100.0
95.3
4.2
45
Időköz
0-1
4.2
0.18
0.18
109.2
4.77
4.77
1-2
6.3
0.28
0.46
109.2
4.77
9.55
2-3
20.9
0.91
1.37
109.2
4.77
14.32
3-4
39.7
1.74
3.11
109.2
4.77
19.09
4-5
73.1
3.19
6.30
109.2
4.77
23.86
5-6
146.3
6.39
12.70
109.2
4.77
28.64
6-7
220.7
9.65
22.34
109.2
4.77
33.41
7-8
210.2
9.19
31.53
109.2
4.77
38.18
8-9
153.8
6.72
38.25
109.2
4.77
42.95
9 - 10
95.3
4.17
42.42
109.2
4.77
47.73
10 - 11
76.6
3.35
45.76
109.2
4.77
52.50
11 - 12
84.8
3.71
49.47
109.2
4.77
57.27
12 - 13
95.3
4.17
53.64
109.2
4.77
62.05
13 - 14
91.1
3.98
57.62
109.2
4.77
66.82
14 - 15
69.3
3.03
60.65
109.2
4.77
71.59
15 - 16
74.4
3.25
63.90
109.2
4.77
76.36
16 - 17
84.8
3.71
67.60
109.2
4.77
81.14
17 - 18
145.6
6.36
73.97
109.2
4.77
85.91
18 - 19
199.8
8.73
82.70
109.2
4.77
90.68
19 - 20
189.4
8.28
90.98
109.2
4.77
95.45
20 - 21
116.2
5.08
96.06
109.2
4.77
100.23
21 - 22
57.7
2.52
98.58
109.2
4.77
105.00
22 -23
22.0
0.96
99.54
0
0.00
105.00
23 - 24
10.5
0.46
100.00
0
0.00
105.00
2402.4
105.0
100.1
4.4
3. feladat III.

A víztermelés
szükséges
vízhozama:
Qd ,max 1,05 22881,05
m3
Qvt 

 109,2
22
22
h

A víztermelés
és a
vízfogyasztás
együttes
alakulása:
Qf (m3/h) Qf (%) ∑Qf (%) Qvt (m3/h) Qvt (%) ∑Qvt (%)
Összesen
Átlag
Qdmax
2288.0 100.0
95.3
4.2
2288
46
3. feladat IV.

Szivattyúzási üzemrend:




2 műszak melletti folyamatos szivattyúzás
2 db azonos típusú párhuzamosan kapcsolt szivattyúból álló szivattyú
telep (+1 db beépített tartalék)
Csúcsvízfogyasztási időszakokban mindkét szivattyú üzemel (8 órás
üzem), alacsonyabb fogyasztások idején csak 1 db szivattyú üzemel (16
órás üzem).
Ez alapján kialakított üzemrend (kommunális és ipari csúcsfogyasztási
üzemállapotban) :






A szivattyúk nem termelnek: 0 – 5 h és 21 – 24 h
1. szivattyú termel: 5 – 21 h
2. szivattyú termel: 5 – 9 h és 17 – 21 h
Egyenértékű szivattyú óraszám: 24 h
Szivattyúnkénti vízhozam igény: Qdmax/24=93,3 m3/h
Szivattyúk párhuzamos kapcsolása csökkenti a szivattyúnkénti
vízszállítást!!!! → A szivattyú választásnál a tározó számítás
korrekciója szükséges!!!
47
Időköz
3. feladat
V.

Víz-teremlés,
vízfogyasztás és
szivattyúzás
alakulása
Qf (m3/h)Qf (%) ∑Qf (%) Qvt (m3/h)Qvt (%) ∑Qvt (%)Qsz (m3/h)Qsz (%) ∑Qsz (%)
0-1
4.2 0.18
0.18
109.2
4.77
4.77
0
0.00
0.00
1-2
6.3 0.28
0.46
109.2
4.77
9.55
0
0.00
0.00
2-3
20.9 0.91
1.37
109.2
4.77
14.32
0
0.00
0.00
3-4
39.7 1.74
3.11
109.2
4.77
19.09
0
0.00
0.00
4-5
73.1 3.19
6.30
109.2
4.77
23.86
190.7
8.33
8.33
5-6
146.3 6.39
12.70
109.2
4.77
28.64
190.7
8.33
16.67
6-7
220.7 9.65
22.34
109.2
4.77
33.41
190.7
8.33
25.00
7-8
210.2 9.19
31.53
109.2
4.77
38.18
190.7
8.33
33.34
8-9
153.8 6.72
38.25
109.2
4.77
42.95
95.3
4.17
37.50
9 - 10
95.3 4.17
42.42
109.2
4.77
47.73
95.3
4.17
41.67
10 - 11
76.6 3.35
45.76
109.2
4.77
52.50
95.3
4.17
45.83
11 - 12
84.8 3.71
49.47
109.2
4.77
57.27
95.3
4.17
50.00
12 - 13
95.3 4.17
53.64
109.2
4.77
62.05
95.3
4.17
54.17
13 - 14
91.1 3.98
57.62
109.2
4.77
66.82
95.3
4.17
58.33
14 - 15
69.3 3.03
60.65
109.2
4.77
71.59
95.3
4.17
62.50
15 - 16
74.4 3.25
63.90
109.2
4.77
76.36
95.3
4.17
66.66
16 - 17
84.8 3.71
67.60
109.2
4.77
81.14
190.7
8.33
75.00
17 - 18
145.6 6.36
73.97
109.2
4.77
85.91
190.7
8.33
83.33
18 - 19
199.8 8.73
82.70
109.2
4.77
90.68
190.7
8.33
91.67
19 - 20
189.4 8.28
90.98
109.2
4.77
95.45
190.7
8.33 100.00
20 - 21
116.2 5.08
96.06
109.2
4.77 100.23
0
0.00 100.00
21 - 22
57.7 2.52
98.58
109.2
4.77 105.00
0
0.00 100.00
22 -23
22.0 0.96
99.54
0
0.00 105.00
57
2.50 102.50
23 - 24
10.5 0.46 100.00
0
0.00 105.00
57
2.50 105.00
Összesen
Átlag
Qdmax
2288.0 100.0
95.3
4.2
2288
2402.4 105.0
100.1
4.4
2402.0 105.0
100.1
4.4
48
3. feladat
VI.

Mélytározó
térfogatának
meghatározása
Időköz
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 -23
23 - 24
Összese
n
Átlag
Qdmax
Qvt
Qvt ∑Qvt Qsz
Qsz ∑Qsz
∑(Qsz-Qvt)
3
3
(m /h) (%) (%)
(m /h) (%) (%)
Qsz-Qvt (%) (%)
109.2 4.77
4.77
0 0.00
0.00
-4.77
-4.77
109.2 4.77
9.55
0 0.00
0.00
-4.77
-9.55
109.2 4.77 14.32
0 0.00
0.00
-4.77
-14.32
109.2 4.77 19.09
0 0.00
0.00
-4.77
-19.09
109.2 4.77 23.86 190.7 8.33
8.33
3.56
-15.53
109.2 4.77 28.64 190.7 8.33 16.67
3.56
-11.97
109.2 4.77 33.41 190.7 8.33 25.00
3.56
-8.40
109.2 4.77 38.18 190.7 8.33 33.34
3.56
-4.84
109.2 4.77 42.95
95.3 4.17 37.50
-0.61
-5.45
109.2 4.77 47.73
95.3 4.17 41.67
-0.61
-6.06
109.2 4.77 52.50
95.3 4.17 45.83
-0.61
-6.67
109.2 4.77 57.27
95.3 4.17 50.00
-0.61
-7.27
109.2 4.77 62.05
95.3 4.17 54.17
-0.61
-7.88
109.2 4.77 66.82
95.3 4.17 58.33
-0.61
-8.49
109.2 4.77 71.59
95.3 4.17 62.50
-0.61
-9.10
109.2 4.77 76.36
95.3 4.17 66.66
-0.61
-9.70
109.2 4.77 81.14 190.7 8.33 75.00
3.56
-6.14
109.2 4.77 85.91 190.7 8.33 83.33
3.56
-2.58
109.2 4.77 90.68 190.7 8.33 91.67
3.56
0.98
109.2 4.77 95.45 190.7 8.33 100.00
3.56
4.55
109.2 4.77 100.23
0 0.00 100.00
-4.77
-0.23
109.2 4.77 105.00
0 0.00 100.00
-4.77
-5.00
0 0.00 105.00
57 2.50 102.50
2.50
-2.50
0 0.00 105.00
57 2.50 105.00
2.50
0.00
2402.4 105.0
100.1 4.4
2288
2402.0 105.0
100.1 4.4
max (+)
max (-)
összesen
(%)
összesen
(m3)
19.09
4.55
23.64
541
49
3. feladat
VII.

2 db
szivattyú
működik
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
Vm  4.55  19.09  23,64%
Qvt (%)
Víztermelés és szivattyúzás
integrálgörbéi
Qsz (%)
22 -23
20 - 21
18 - 19
16 - 17
14 - 15
12 - 13
10 - 11
8-9
6-7
4-5
2-3
0-1
100.00
Idő (h)
80.00
1 db
szivattyú
működik
Szűrők
vissza
mosatása
∑Q (%)
Q (%)
Víztermelés és szivattyúzás
alakulása
Mélytározó
térfogatának
meghatározása
grafikusan
105%
víztechn.
vízigény
többlet
4.55%
60.00
∑Qvt (%)
40.00
∑Qsz (%)
19.09%
20.00
0.00
22 -23
20 - 21
18 - 19
16 - 17
14 - 15
12 - 13
10 - 11
8-9
6-7
4-5
2-3
0-1
Idő (h)
50
3. feladat
VII.

Mélytározó térfogatának
meghatározása grafikusan
Víztermelés és szivattyúzás idősora
Q (%)
2 db
szivattyú
működik
10,00
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
Víztermelés
Szűrők
vissza
mosatása
Szivattyúzás
8,33 8,33 8,33 8,33
8,33 8,33 8,33 8,33
4,77
4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17
2,50 2,50
1 db
szivattyú
működik
0,00 0,00 0,00 0,00
0
2
4
0,00 0,00 0,00 0,00
6
8
10
12
Idő (h)
14
16
18
20
22
51
24
3. feladat
VII.

Mélytározó térfogatának
meghatározása grafikusan
105%
techn.
vízigény
többlet
Víztermelés és Szivattyúzás idősora
Víztermelés
Szivattyúzás
100,00
S Q (%)
80,00
60,00
4.55%
40,00
20,00
19.09%
0,00
0
2
Vm  4.55  19.09  23,64%
4
6
8
10
12
14
Idő (h)
16
18
20
22
52
24
3. feladat
VIII.

Magastározó
térfogatának
meghatározása
Időköz
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 -23
Qf
Qsz
∑(Qf-Qsz)
3
3
(m /h) Qf (%) ∑Qf (%) (m /h) Qsz (%) ∑Qsz (%)Qf-Qsz(%)
(%)
4.2 0.18 0.18
0 0.00
0.00
0.18
0.18
6.3 0.28 0.46
0 0.00
0.00
0.28
0.46
20.9 0.91 1.37
0 0.00
0.00
0.91
1.37
39.7 1.74 3.11
0 0.00
0.00
1.74
3.11
73.1 3.19 6.30
190.7 8.33
8.33
-5.14
-2.03
146.3 6.39 12.70
190.7 8.33 16.67
-1.94
-3.97
220.7 9.65 22.34
190.7 8.33 25.00
1.31
-2.66
210.2 9.19 31.53
190.7 8.33 33.34
0.85
-1.81
153.8 6.72 38.25
95.3 4.17 37.50
2.56
0.75
95.3 4.17 42.42
95.3 4.17 41.67
0.00
0.75
76.6 3.35 45.76
95.3 4.17 45.83
-0.82
-0.07
84.8 3.71 49.47
95.3 4.17 50.00
-0.46
-0.53
95.3 4.17 53.64
95.3 4.17 54.17
0.00
-0.53
91.1 3.98 57.62
95.3 4.17 58.33
-0.18
-0.71
69.3 3.03 60.65
95.3 4.17 62.50
-1.14
-1.85
74.4 3.25 63.90
95.3 4.17 66.66
-0.91
-2.76
84.8 3.71 67.60
190.7 8.33 75.00
-4.63
-7.39
145.6 6.36 73.97
190.7 8.33 83.33
-1.97
-9.36
199.8 8.73 82.70
190.7 8.33 91.67
0.40
-8.96
189.4 8.28 90.98
190.7 8.33 100.00
-0.06
-9.02
116.2 5.08 96.06
0 0.00 100.00
5.08
-3.94
57.7 2.52 98.58
0 0.00 100.00
2.52
-1.42
22.0 0.96 99.54
57 2.50 102.50
-1.54
-2.96
23 - 24
10.5 0.46 100.00
Összesen 2288.0 100.0
Átlag
Qdmax
95.3
4.2
2288
57 2.50 105.00
2402.0 105.0
100.1
4.4
-2.04
max (+)
max (-)
összesen (%)
összesen
(m3)
-5.00
3.11
9.36
12.47 53
300
3. feladat
IX.

Vízfogyasztás és hálózati
betáplálás alakulása
12.00
8.00
Vízfogyasztás és hálózati betáplálás
alakulás integrál görbéi
6.00
Qf (%)
4.00
100.00
Qsz (%)
2.00
80.00
0.00
22 -23
20 - 21
18 - 19
16 - 17
14 - 15
12 - 13
10 - 11
8-9
6-7
4-5
2-3
0-1
Idő (h)
∑Q (%)
Q (%)
Vma  9.36  3.11  12.47%
2 db
szivattyú
működik
10.00
Magastározó
térfogatának
meghatározása
grafikusan
9.36%
60.00
∑Qf (%)
40.00
∑Qsz (%)
1 db
szivattyú
működik
20.00
3.11%
0.00
22 -23
20 - 21
18 - 19
16 - 17
14 - 15
12 - 13
10 - 11
8-9
6-7
4-5
2-3
0-1
Idő (h)
54
3. feladat
IX.
Magastározó térfogatának
meghatározása grafikusan

Vízfogyasztás és szivattyúzás idősora
Q (%)
Vízfogyasztás
10,00
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
2 db
szivattyú
működik
Szivattyúzás
9,65
9,19
8,73
8,33 8,33 8,33 8,33
8,28
8,33 8,33 8,33 8,33
6,39
6,72
6,36
5,08
4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17
3,98
3,71
3,71
3,35
3,25
3,03
3,19
2,52 2,50 2,50
1,74
0,96
0,91
0,46
0,28
0,18
0,00 0,00 0,00 0,00
0
2
4
0,00 0,00
6
8
10
1 db
szivattyú
működik
12
Idő (h)
14
16
18
20
22
55
24
3. feladat
IX.

Magastározó térfogatának
meghatározása grafikusan
Vízfogyasztás és víztermelés idősora
Vízfogyasztás
Szivattyúzás
100,00
S Q (%)
80,00
60,00
9.36%
40,00
20,00
3.11%
0,00
0
2
Vma  9.36  3.11  12.47%
4
6
8
10
12
14
Idő (h)
16
18
20
22
56
24
3. feladat X.

Egy tűzeset oltó-víz igénye: V  15  3600  2  108 m3
1t
1000
30  3600  3
 324 m3
1000

Települési oltóvíz igény:

V1t a magastározóban, míg a Vtt-V1t a mélytározóban
tározható, így:




Vtt 
A magastározó szükséges térfogata: 300+108=408 m3
A mélytározó szükséges térfogata: 541+324-108=757 m3
Az össz. tározó térfogat: 408+757=1165 m3
Az össz. tározó térfogat a napi vízigény: 51%-a (147/2010.
Korm. rend.: min 30%)
57
3. feladat XI.

A szivattyú állomás megtervezése
után, a pontos munkapontok
ismeretében az egész eddigi számítást
finomítani kell!
58
4. feladat
Egy települési hálózat kis vízigényű önálló
nyomászónája magastározó nélkül, frekvencia
szabályozott betáplálással épül ki. Mekkora tűzivíz
tározó kapacitás építendő ki a hálózatban, ha:



a nyomásfokozó állomás csúcsteljesítménye 18 l/s
A mértékadó oltóvíz igény: 13.3 l/s 3 órán át
Az átlagos vízfogyasztás: 9,5 l/s
((13.3  9.5)  18)  3  3600
Vtt 
 51.8m3
1000
59
Hálózati betáplálási mód és
magas tározó kapcsolata

Szivattyúk, hálózat és tárolók hidraulikailag egy szerves egységet alkotnak!

Kialakítási cél lehet:

Minimális tározó térfogat:

Frekvencia szabályozású szivattyúk
 a fogyasztás pontosan lekövethető
 Vk=0
 főleg kis rendszereknél

Hagyományos szivattyús betáplálás + hidrofor (légüst+ kompresszor) vagy
tágulási tartályos rendszer esetén
 a frekvencia szabályozású rendszernél elavultabb változat (ma már
ritkán alkalmazzák)
 Vk akár 0 is lehet
 kis rendszereknél (300 m3/nap alatt)

Minimális energia költség: csak éjszakai árammal történő hálózati betáplálás.
60

Éjszakai-nappali áram díjkülönbség nélkül a magas-tározónak csak
üzembiztonsági funkciója van!
Hidrofor – Légüst – Tágulási
tartály

Összehasonlítás:



A funkció azonos
szivattyú vezérlési elv azonos
Nyomástartási mód különböző



Tágulási tartály: membránnal működő
nyomástartó edény
Hidrofor: Légüst + kompresszor
Tágulási tartály működéséről lásd.
mellékelt animáció.
61
Hidrofor működése I.
Qsz: szivattyú vízszállítása (l/p)
x: vízigény változó értéke (l/p)
Pmin: nyomás a szivattyúzás
megindításakor
62
Hidrofor működése II.
Légüst teljes
térfogata:
Vh 
TK  Qsz
, (l )
4
63
5. feladat
Méretezzen le egy ipartelep vízellátását biztosító
hidrofor rendszert, amennyiben ismertek az alábbi
adatok:









A fogyasztó magasságkülönbsége: 40 m
A minimális kifolyási nyomás: 2 bar
A fogyasztóig az össz. vezetékhossz: 80 m
A vezetékhálózat hosszú csővezetékként méretezhető.
A megengedett nyomásingadozás: 3 bar
A szivattyú közepes vízszállatása: 500 l/p. A szivattyú ráfolyásos
üzemű tározóból szív. A tározó ráfolyásából eredő többlet
hidrosztatikai nyomás elhanyagolható.
A nyomócső rendszer 16 bar névleges nyomástűrésű.
A nyomó-légüst előfeszítési nyomása: 5 bar
A csővezeték átmérője Db=89 mm (NA 100), effektív cső64
érdessége: 0,4 mm.
5. feladat
Veszteség számítása:
∑hv=Hgeod+Helőfeszített+hv+Hkifolyás+(∆H)
40 m
50 m
?
20 m
30 m ∑=140m+?
L v2
80 1,342
hv    
 0,031

 2,5m
D 2g
0,089 2  9,81
5. feladat
4Q
4  8,3
v 2 
 1,34m / s
2
d   0,089  
500


Q

500
l
/
perc

 8,3 m3 / s

601000

  meghatározása
v  d 1,34  0,089
4
Re 


9
,
2

10

1,3 106
d 89

 222,5
k 0,4
( Nikuradse  diagram)    0,031
5. feladat
 h min  40m  50m  2,5m  20m  112,5m
h
 h
 h  112,5m  30m  142,5m
max
min
Q  8,3 m3 / s
4  30  kapcsolási szám
Mérnök...dönt(db / óra)
n  felvesszük  10db / óra  Tk  6 perc
Tk  átlagosbekapcsolási idő tartam
5. feladat
Boyle–Mariotte-törvény alapján:
p1  V1  p2  V2
pbe  V  pki  (V V h)
pbe  V  pki  V  pki V h
V h
 pbe  pki V
pki
Tk
6
 Q   500  750l  V (10%  50%)  Vki 
4
4
 p  pki V  pe  11,25  14,25 750  5  70,18  70l
Vki  be
pki
pbe
14,25
11,25
V
V  teljes tartály
Vh  térfogat ingadozás
5. feladat
Vmax  kb. 75%  0,75 V  0,75 750  562,5l
Vmin  Vmax  Vhasznos  562,5  70  492,5l
Vbizt  V  Vmax 750 562,5  187,5l
Nyomásövezetek




A vízellátó hálózatban a maximális nyomás 6 bar lehet. A
A 30/2008. (XII. 31.) KvVM rendelet alapján a hálózatban
minimálisan 1 bar nyomás biztosítandó a vízmérőnél. Hazai
üzemeltetési gyakorlat minimálisan 1.5 bar.
Az ellátott épületek magasságától is függ a minimális biztosítandó
nyomásszint. Szintenként 0.4 bar többlettel lehet számolni.
Részletesen lásd Török L. segédletében.
Ezeknek a feltételeknek a biztosítása gyakran csak nyomásövetek
kialakításával lehetséges. A nyomásövezetek kialakítását
befolyásolják még:


Domborzati viszonyok
Hálózati veszteségek alakulása a mértékadó üzemállapotban
70
Tárolók és szivattyúk funkciói több
nyomásövezet esetén






Egy magas tározó csak egy
nyomásövezetet lát el!
Egy nyomásövezetnek több magas
tárolója is lehet!
Egy hálózati szivattyútelep egy nyomóága
csak egy nyomásövezetet láthat el!
Több nyomás övezet esetén az alsó
övezet magas tározója, egyben a felső
övezet mély tárolója is lehet
Elképzelhető az is hogy a
nyomásövezeteknek önálló nagynyomású
tápvezetéke van
Kis nyomásövezeteknél a magas tároló
helyett a nyomásfokozó állomásnál
elhelyezett hidrofor tartály, vagy frekvencia
szabályozású nyomásfokozó telep tágulási
tartállyal is beépíthető
71
Üzemállapotok

Vizsgálandó üzemállapotok:
1.
Csúcsfogyasztás
Átlagfogyasztás + max. tűzesetek fellépése
Átlagfogyasztás + főnyomócsövön csőtörés + egy tűzeset
Csúcsfogyasztás + üzemzavar a termelő telepen
Csúcsfogyasztás + magastározó váratlan leürülése
Medencetöltés + legkisebb fogyasztás
2.
3.
4.
5.
6.

Az egyes üzemállapotok alapján meg kell
határozni:




Mértékadó szivattyú munkapontok
Magas tározó alsó üzemi vízszintjének magassága
Tározó térfogatok
A hálózathidraulikai számításokhoz újabb üzemállapotok felállítása
is szükséges lehet a fogyasztási, helyszínrajzi és magassági
72
viszonyoktól függően. Részletesen lásd. Török László segédletében.
Tervfeladathoz javaslatok






Meg kell adni a betáplálás módját, mélytározó helyét, magas-tározó helyét
(ha van).
Meg kell határozni a szivattyú telep mértékadó munkapontjait, szivattyúk
számát, kapcsolási módját. Az emelőmagasságot egyenlőre csak becsülni
lehet, mert még nincs pontos hálózati nyomvonal kiosztás. Ez után
következhet csak a pontos szivattyú típus választás (wilo méretező program
segítségével).
Meg kell határozni a szükséges mélytározó és magas-tározó térfogatokat.
Meg kell becsülni a magas tározók minimális vízszintjét.
Az egyes üzemállapotok vizsgálatára a hálózati nyomvonal kiosztása után
(jövő óra anyaga lesz) lehet rátérni.
A tervezési feladat megoldása iteratív jellegű: kezdeti érték felvétel –
ellenőrzés – módosítás – újabb ellenőrzés. Ez több lépcsőben történik az
optimális megoldás kialakulásáig.
73
Felhasznált irodalom












György István (szerk): Vízügyi létesítmények kézikönyve. Műszaki könyvkiadó
Budapest1974.
Török László: Tervezési segédlet a település vízellátása tanulmányterv
készítéséhez. Baja. 1998.
Közműhálózatok tervezése HEFOP/2004/3.3.1/0001.01 digitális jegyzet
Dima A. – Jordán P.: Települések közműellátása. Nemzeti tankönyvkiadó,
Budapest, 1996.
Öllős Géza – Borsos József: Vízellátás – Csatornázás I. Tankönyvkiadó,
Budapest, 1990.
http://epeszgepesz.atw.hu/Tantargyak/Geptan/centrifugal%20szivatyu%20szab1.
1.pdf
Verba Attila: Vízgépek. Tankönyvkiadó, Budapest, 1975.
Látrányi Jenő – Zalka András: Fogaskerék szivattyúk és hidromotorok. BME
Mérnöktovábbképző Intézet, Budapest. 1982.
Bozóky-Szezsich-Kovács-Illés: Vízellátás-csatornázás tervezési segédlet.
Műegyetem kiadó, Budapest, 1999.
Györei Lászlóné: Közműépítés II. Példatár. Nemzeti tankönyvkiadó, Budapest.
Görözdi – Major – Zsuffa: Vízgazdálkodás példatár. Műszaki könyvkiadó,
Budapest, 1983.
74
Völgyesi István: Épületgépészeti számítások példatára. Műszaki könyvkiadó,
Budapest, 1966.
Köszönöm a megtisztelő
figyelmet!
75